2012年10月9日 星期二

泰山能夠盪幾遠?

今天,我帶大家去一個沒有空氣阻力的世界,理論性地探討兩個物理學問題。

先去田徑場,鉛球應以什麼角度推出,才飛得最遠?答案很簡單,45度。基本上,在沒有空氣阻力下投擲任何東西,45度是最佳選擇。

再去森林。除了蟬的「吱吱」聲和樹葉的「沙沙」聲,四周毫無動靜……

……

「呵喔呵!」如雷貫耳的叫聲響徹雲霄,冷不防給他嚇一跳,森林的動物一聽便知誰在咆哮,那是泰山的標誌。

向聲音的方向望去,泰山站在老榕樹的高處,手執一束氣根,一盪……消失在茂密的叢林之中。

問題:泰山應該什麼時候放手,才能落在最遠處?記着,假設沒有空氣阻力。

答案並非45度。讓我簡單分析一下,便知這條問題殊不簡單。

泰山由高處盪下,盪至最低點、即呈水平方向移動的時候,速度最快。那一刻放手好嗎?遲一點怎樣?

遲一點放手的話,速度減慢(縮短落點),但向上衝力增加(製造拋物線,延長落點),決定何時放手其實是兩難,要在速度和向上衝之間作取捨,哪一點最佳?

原來沒有肯定答案,視乎氣根的長度、起點的高度及氣根離地的高度。可以肯定的是,最佳放手位置一定在45度之前和最低點之後。

雖然沒有簡單的答案,一些簡單指引還是有的。例如,開始時把氣根扯得愈接近水平愈好,這樣令你立足點較高,而且當氣根的起始點愈接近水平,最佳放手位置便愈接近45度。

另一值得注意的是,愈高懸的氣根能把你盪得愈遠,換句話說,盡量避免那些接近地面的氣根。當然,你也要量力而為,若挑選的氣根離地太高,而你又猶豫不決錯失放手良機,最終懸在半空,求救無門。

離開這片沒有空氣阻力的森林,我感到失望,本來打算問泰山索取簽名,現在筆還未拿出,他已在我面前現身然後消失掉。

(2012 年 10 月 9 日 信報副刋)

2 則留言:

  1. 你是否應該加reference呢
    http://www.technologyreview.com/view/429053/the-counterintuitive-physics-of-tarzan-swings/

    http://arxiv.org/abs/1208.4355

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